Deneysel Hipoksik İskemik Ensepalopati Modelinde Tiroid Hormonu

Deneysel Hipoksik İskemik Ensepalopati Modelinde Tiroid Hormonu ve Eritropoetin
Tedavisinin Apopitoz Üzerine Etkisi
Erdem GÖNÜLLܹ, Melda YARDIMOĞLU², Ayşe Sevim GÖKALP¹
(1) KOÜTF Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Anabilim Dalı
(2) KOÜTF Histoloji-Embriyoloji Anabilim Dalı
BABP – Proje No: 2004/038
GİRİŞ VE AMAÇ
Hipoksik iskemik ensefalopati; santral sinir sistemi hücrelerinde kalıcı hasar bırakarak
yenidoğan döneminde ölüm, sonraki dönemde ise serebral felç veya zekâ geriliğinin önemli
nedenlerinden biri olagelmiştir. Zamanında doğan bebeklerde perinatal asfiksi insidansı 24/1000 iken, zamanından önce doğan ve düşük doğan doğum ağırlıklı bebeklerde %60’a
kadar çıkmaktadır.
Hipoksi ve ardından gelen iskemi sonrası gelişen hücre içi enerji yetmezliği, oksidatif
fosforilasyon yolundan sapma sonucu oluşan hücre içi asidoz, iskeminin ardından yeniden
kanlanmaya bağlı oluşan serbest radikallerle hücre zarının lipid bölümünün peroksidasyonu
ve hücre içi kalsiyum birikimi beyin hasarında rol oynayan patolojik süreçlerdir ve hasarın
oksijenlenme sonrasında da devam ettiğini göstermektedir.
Yeniden kanlanma döneminde, nöronal hücre hasarına IL-6 ve IL-8 gibi artan
proinflamatuar sitokinler, oksijen radikalleri, NO, eksitatör ve inhibitör nörotransmitter
sistemler arasındaki dengesizlik katkıda bulunur. Bu olayların net etkisi ise genellikle
apopitoz stimülasyonu ve hücre ölümüdür. Bu olaylar birkaç saat içinde gerçekleştiğinden,
sürecin ilk başladığı dönemde süreci geri çevirecek veya önleyecek girişimlerin potansiyel
olarak tedavi edici etkinliğinin olabileceği düşünülmektedir.
HİE’de hücre ölümü apopitotik (programlanmış hücre ölümü) ve nekrotik olmak üzere
iki şekilde karşımıza çıkar. Hipoksi ve ardından gelen iskemik olaya ilk yanıt dakikalar
içersinde gelişen nekroz olmakla birlikte apopitoz saatler ve günler içersinde oluşur.
Apopitoza doğru giden patolojik süreci düzeltebilen çeşitli maddelerin deneysel
modellerde oluşturulan perinatal hipoksik iskemik hasarın şiddetini kısmen azalttığı
gösterilmiştir. Beyin kaynaklı sinir büyüme faktörü, temel fibroblast büyüme faktörü, insülin
benzeri büyüme faktörü ve sinir büyüme faktörünün bu tür koruyucu etkileri hipoksik –
iskemik beyin hasarı modellerinde bildirmiştir.
İmmatür beyinde hipoksi-iskemiye yanıt olarak apopitoza yol açan kaspaz sisteminin
aktive olduğuna dair çeşitli kanıtlar vardır.
HİE’li yenidoğan sıçanlarla yapılmış çalışmalarda EPO’nun in vivo koşullarda beyin
hasarını önlediği, sayılan etkisini hipoksi-iskeminin başlattığı DNA parçalanmasını ve
apopitozu önleyerek sağladığı gösterilmiştir. Yine EPO’nun, primer sinir hücresi kültürlerinde
NMDA reseptörü aracılıklı glutamat toksisitesini ve NO ile indüklenen hücre ölümünü
önlediği gösterilmiştir.
T4, tiroid bezinden salınan bir hormondur, etkileri arasında termogenezin sağlanması,
su ve iyon taşınması, substrat döngüsünün hızlandırılması, aminoasit ve lipit
metabolizmasının uyarılması sayılabilir. Tiroid hormonu katekolaminlerin etkilerini de artırır,
hipertiroidideki klinik bulguların bir kısmı bu özelliğine bağlanabilir.
Yenidoğan, bebeklik ve çocukluk döneminde tiroid hormonunun etkisi büyümenin ve
değişik dokuların gelişiminin uyarılmasıdır, tiroid hormonu özellikle beyin ve iskelet gelişimi
üzerinde büyük rol oynar. Yenidoğan döneminde tiroid bezi bozukluğunun ve hipotiroidizmin
etkileri klinikte çok iyi bilinmektedir. Yenidoğanlarda tedavisiz bırakılan hipotiroidi kalıcı
nörolojik ve entelektüel bozukluklara neden olmaktadır. Sayılan etkilerinin yanında, tiroid
hormonunun in vitro hipoksi koşullarında fakat hipoksiden bağımsız olarak EPO yapımı
arttırdığı bilinmektedir. Kronik hipoksiye maruz bırakılan sıçanlarda serbest T4 düzeylerinin
anlamlı derecede düştüğü gösterilmiştir. Hormon düzeyleri üzerindeki etkisi üzerine yapılmış
güncel bir vaka – kontrol çalışmasında, Perinatal asfiksi yaşamış yenidoğanlarda T4, T3 ve fT4
düzeylerinin normal yenidoğanlara göre anlamlı derecede düşük olduğu gösterilmiştir. Daha
da önemlisi, asfiksiye maruz kalan bebeklerde serbest T4 düzeyi ile mortalite arasında ilişki
gösterilmiştir.
Tiroid hormonunun beyin dokusunun gelişimindeki önemi bilinmekle birlikte, hipoksi
koşullarında tiroid hormon aksının baskılanması daha güncel bir bilgidir. Beyin gelişiminde
tiroid hormonunun geliştirici etkisine ek olarak tiroid hormonunun eksikliğinde programlı
hücre ölümü yolu ile de SSS gelişimini etkilediği düşünülmektedir. Gebelik döneminde
kronik hipoksiye maruz bırakılan sıçan yavrularının SSS’nde sinir hücresi tarafından glukoz
kullanımını düzenleyen GluT3, GluT4 ile birlikte tiroid hormon reseptörü sentezinin de arttığı
gösterilmiştir. Bu verinin, oluşumunu devam ettirebilmek için beyin tarafından üretilen bir
alternatif olup olmadığı henüz bilinmemektedir.
Hem hipoksi sürecinde eksikliği gösterilen, hem de eksikliğinde hipoksi sürecindeki
gibi nöronal apopitoza yol açan tiroid hormonu, henüz deneysel de olsa hipoksi iskemi
modelinde kullanılmamıştır.
Çalışmamızda amaçlanan, tiroid hormonunun beyin dokusu oluşumunda kanıtlanmış
geliştirici etkisinin yanında hipoksi sonrası durumda EPO ilişkili veya EPO’dan bağımsız
mekanizmalarla sinir dokusunun hipoksiden korunması ile bir ilişkisi olup olmadığını
araştırmaktır. Böyle bir ilişkinin varsa ortaya konulması,tiroid hormonunun görevleri, tiroid
ilişkisi olmayan hastalık durumu ve hipoksi-iskemi konularında kliniğe daha kolay
uyarlanabilen verileri sağlayacaktır.
GEREÇ VE YÖNTEM:
7 günlük toplam 24 sıçan çalışmaya alındı ve sırayla kontrol grubu (n:6), T4 (n:6),
EPO (n:6), EPO+ T4 (n:6) olarak ayrıldı. Tüm sıçanların sol karotis arterleri bağlandıktan
sonra 1 saat boyunca %8 oksijen, %92 azot karışımı bulunan kapta hipoksiye uğratıldı.
Hipoksi oluşumundan 30 dakika sonra EPO grubuna EPO 1000 u/kg i.p. EPO+ T4 grubuna
EPO 1000u/kg ve L-tiroksin 3 μg/1000 g. İ.p., T4 grubuna L-tiroksin 3,6 μg/100 g i.p.
uygulandı. Kontrol Grubuna 0,2 ml %0,9 NaCI serum fizyolojik verildi. Postnatal 7. günde
hayvanlar öldürülerek beyinleri HE, Nissl ve Kaspaz-3 boyamaları ile incelendi. Histolojik
inceleme Hipokampus CA1, CA2, CA3 ve paryetal korteks bölgelerinde yapıldı. Bütün
incelemelere 40X objektifle her sıçan için 6 ayrı kesit kullanılarak yapıldı.
BULGULAR:
EPO, incelenen tüm beyin bölgelerinde Nissl skorunu kontrol grubuna göre artırdı, HE
boyası ile gösterilen nekrotik hücre yüzde ortalamalarını azalttı, Kaspaz-3 boyası ile
gösterilen apopitotik hücre yüzde ortalamalarını kontrol grubuna göre azalttı. EPO grubunda
hipokampus boyutu kontrole göre anlamlı derecede büyüktü.
T4 tedavisi, incelenen tüm beyin bölgelerinde sağlıklı sinir hücresi morfolojisini
gösteren Nissl skorunu kontrol grubuna göre arttırdı, HE boyası ile gösterilen nekrotik hücre
yüzde ortalamaları sağ CA 1 bölgesinde yüksek, sol CA3 bölgesinde düşük, diğer bölgelerde
farksızdı. Kaspaz-3 ile gösterilen apopitotik hücre yüzde ortalamaları sağ paryetal kortekste
kontrole göre farksız, diğer bölgelerde kontrol grubuna göre az bulundu. T4 grubunda
hipokampus boyutu kontrole göre anlamlı derecede büyüktü.
T4 , incelenen tüm beyin bölgelerinde Nissl skorunu kontrol grubuna göre arttırdı, HE
boyası ile gösterilen nekrotik hücre yüzde ortalamalarını kontrol grubuna göre azalttı, Kaspaz3 boyası ile gösterilen apopitotik hücre yüzde ortalamalarını kontrol grubuna göre alttı. Bu
etkilerin hiç biri diğer tedavi gruplarından anlamlı derecede farklı değildi. EPO+ T4 grubunda
hipokampus boyutu kontrole göre anlamlı derecede büyüktü.
SONUÇLAR:
Tiroksin hipoksik iskemik ensefalopati oluşturulmuş sıçan beyinlerinde kontrollere
göre sağlıklı nöron sayısının artmasına, apopitotik hücre sayısının da azalmasına yol
açmaktadır.
Eritropoetin hipoksik iskemik ensefalopati oluşturulmuş sıçan beyinlerinde kontrollere
göre sağlıklı nöron sayısının artmasına, nekrotik ve apopitotik hücre sayısının da azalmasına
yol açmaktadır..
Tiroksin ve eritropoetin birlikte kullanıldığında hipoksik iskemik ensefalopati
oluşturulmuş sıçan beyinlerinde kontrollere göre sağlıklı nöron sayısının artmasına, nekrotik
ve apopitotik hücre sayısının da azalmasına yol açmıştır. Tiroksin ve eritropoetin tedavide
kullanılabilecek yeni bir seçenek olarak umut vermektedir ve ileri çalışmalara gereksinim
duyulmaktadır.
KAYNAKLAR
1. 1. Stoll BJ, Kliegman RM. Hypoxia – ischemia. In: Behrman R, Kliegman R,
Jenson H (eds) Nelson Textbook of Pediatrics, (17th ed.) Philadelphia : WB
Saunders Co. 2004:566-8.
2. Vanucci RC, Perlman JM. Interventions for perinatal hypoxic-ischemic
encephalopathy. Pediatrics 1997;100:1004-14
10. Cheng Y, Gidday JM, Yan Q, Shah AR, Holtzman DM. Marked agedependent
neuroprotection by brain-derived neurotrophic factor against neonatal hypoxic-
ischemic brain injury. Anne Neurol. 1997;41:521-9
20. Maier RF, Bohme K, Dudenhausen JW, Obladen M. Cord blood erythropoietin in
relation to different markers of fetal hypoxia. Obstet Gynecol 1993;81:575-80
27. Fandrey J, Pagel H, Frede S, Wolff M, Jelkmann W: Thyriod hormones enhance
hypoxia-induced erythropoietin production in vitro. Exp Hematol. 1994;22:272-7.